欧洲卫星令太空天气预测更准确

之 涵/编译

欧洲卫星令太空天气预测更准确

之 涵/编译

来自太阳的日冕物质抛射可摧毁卫星、干扰导航系统、破坏电力网络

● 探测器可对朝向地球的灾难性太阳风暴发出预警。

欧洲计划发射一颗新的太空气象卫星，这让人感到兴奋，因为该卫星将大幅提升对太阳风暴将如何影响地球的预测。

欧洲航天局(ESA)希望在2023年左右将该探测器送入太空中被称为拉格朗日点(L5)的重力稳定点，在那里它将提供一个针对飞向地球的带电粒子流的独特的侧面视角。这种被称为日冕物质抛射(CME)的最猛烈太阳风暴能够影响导航和通信卫星，同时干扰飞机的导航系统并破坏输电系统。

目前的空间探测器只能够从正面观测来袭的太空天气。而凭借侧向观测，科学家能够更准确地测定太阳风暴的速度。通过在太阳向地球旋转时对其表面进行观测，探测器能够在太阳黑子直接面向地球之前提供一幅有关它的“预览图”。其中有些太阳黑子会造成日冕物质抛射（参见“驻留轨道太空天气探测器”）。

乌普萨拉瑞典空间物理研究所的空间等离子体物理学家赫尔曼·欧普根诺尔斯(Hermann Opgenoorth)说：“这次L5任务将提供别的任务给不了的东西，看到这一切终于向前推进，我们都很兴奋。”

2016年12月，欧洲各国部长在瑞士卢塞恩召开的一次会议上同意为最初的设想阶段所需的4.5亿欧元（约合人民币32.8亿元）提供2 000万至3 000万欧元资助。这项太空天气任务将是ESA第一个旨在预测而非纯科学的项目。ESA的行政人员将在2019年召开的下一次部长级会议上寻求其余的资金支持。

从技术上说，ESA尚未决定将该卫星发送至L5还是另一个被称为L1（位于地球和太阳之间）的重力稳定点。ESA空间态势感知计划成员、德国达姆施塔特市欧洲空间控制中心的安德里亚斯·奥腾巴切(Andreas Ottenbacher)表示，发送一个新的探测器至L1极有必要，但美国很可能将在2020年代初期进行这一尝试，这使得欧洲只能开展探索L5的项目。

L1点探测器众多，但有些正在老化，如拥有20年历史的ESA和美国宇航局（NASA）联合发射的太阳及太阳风层探测器(SOHO)。而其他探测器，如美国深空气候探测器(DSCOVR)则未配备日冕仪——一种探测最危险的太空天气形式CME发生所需的工具。

驻留轨道太空天气探测器

曾担任英国太空环境影响专家团队负责人、来自英国牛津郡迪德科特拉塞福阿普尔顿实验室的迈克·哈普古德(Mike Hapgood)介绍说，在NASA发射的STEREO双子卫星中，有一颗在2008至2010年间位于其太阳轨道内，它曾经经过L5。STEREO卫星收集的数据显示，位于L5的常驻探测器可将CME影响时间的不确定性从10小时缩减至6小时以内。凭借侧视图，科学家还可以看到不同的CME是否会产生相互作用并形成更大的冲击波。

此外，L5点将预先看到很快就会朝向地球的旋转太阳表面，这对预测和太阳物理学都有益处。目前，只有在等离子体进入太空时，位于L1的探测器才会发出预警。ESA欧洲太空控制中心太空天气团队负责人尤哈-佩卡·伦塔玛(Juha-Pekka Luntama)介绍说，由于等离子体的速度高达3 000千米/秒，这意味着只能提前15～17小时发出预警，远低于电网运营商所说为破坏做准备所需的2～3天。

从环绕地球轨道移动的位置看，位于L5的航空器要比位于L1的航空器早4至5天看到太阳的旋转表面。伦塔玛介绍说，尽管科学家们不能极为确定地预测太阳黑子何时会爆发，但只要看到活跃区域在慢慢靠近，他们就可以发出预警说，很可能将要发生危险的太空天气事件。

卢恩塔玛说道：“这有点像美国的龙卷风警告——你无法确切地告知它什么时候或在什么地方发生，但你可以发出警告，可能出现危险天气状况的概率在不断增加。”奥普根诺尔斯补充说，凭借L5探测器，再加上L1数据，科学家将能够更长时间地跟踪太阳黑子，这应该有助于他们最终了解是什么促成了CME的爆发以及什么时候会爆发。

自1859年CME引发了电报设备起火后，还没有极端太空天气事件伤及地球。2012年曾发生类似的事件，但它发生在太阳的另一面，因此没有对地球产生影响。卢恩塔玛补充说，鉴于当今的基础设施，同等事件的影响将极为巨大。

他说：“我们很幸运，此前从未遭遇真正的大事件。但我们最终会被击中。问题是，‘什么时候？’”

[资料来源：Nature][责任编辑：朝 云]